JP2009517941A - 動き及びテクスチャデータを予測する方法 - Google Patents

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Abstract

本発明は、プログレッシブピクチャシーケンスのピクチャの少なくとも1つのピクセルブロックについて、低解像度インタレースピクチャシーケンスのピクチャに係る動きデータとテクスチャデータから、それぞれ少なくとも1つの動き予測要素と少なくとも1つのテクスチャ予測要素とを生成する方法に関する。

Description

発明の詳細な説明
1.発明の背景
本発明は、高解像度プログレッシブシーケンスのピクチャについて、少なくとも1つの動き予測要素(motion predictor)、必要に応じて動きデータからの少なくとも1つのテクスチャ予測要素(texture predictor)、及び必要に応じて低解像度インタレースシーケンスのピクチャに係るテクスチャデータを生成する方法に関する。
2.従来技術
空間スケーラビリティを備えた階層的符号化方法が知られている。スケーラビリティとは、複数の解像度及びクオリティレベルにおいて復号化を可能にするため情報をスタガー化(stagger)することを表す。より詳細には、このタイプの符号化方法により生成されるデータストリームは、複数のレイヤ、特にベーシックレイヤと1以上のエンハンスメントレイヤとに分割される。これらの方法は、特に1つのデータストリームを可変的なトランスポート状態(帯域幅、エラーレシオなど)と、カスタマーの予想及び各自の受信機の可変的な能力(CPU、表示装置の仕様など)とに適応させるのに利用される。空間スケーラビリティの特定のケースでは、シーケンスの低解像度ピクチャに対応するデータストリームの部分が、高解像度ピクチャに対応するデータストリームの部分とは独立に復号化することができる。他方、シーケンスの高解像度に対応するデータストリームの部分は、低解像度ピクチャに対応するデータストリームの部分からしか復号化することができない。
空間スケーラビリティを備えた階層的符号化は、低解像度ピクチャに関するベーシックレイヤと呼ばれる第1データ部分と、当該ベーシックレイヤからの高解像度ピクチャに関するエンハンスメントレイヤと呼ばれる第2データ部分とを符号化することを可能にする。通常、高解像度ピクチャの各マクロブロックが、従来の予測モード(例えば、双方向予測モード、ダイレクト予測モード、アーリー(early)予測モードなど)に従って時間予測されるか、又はレイヤ間予測モードに従って予測される。この後者のケースでは、動きデータ(マクロブロックの各ブロック、おそらく、動きベクトルとリファレンスピクチャインデックスへの分割など)と、必要に応じて、高解像度ピクチャのピクセルのブロックに係るテクスチャデータが、それぞれ低解像度ピクチャのピクセルのブロックに係る動きデータとテクスチャデータから導出又は継承される。この既知の方法は、低解像度シーケンスがインタレースであり、高解像度シーケンスがプログレッシブであるケースにおいて、そのような予測要素が生成されることを可能にするものでない。
3.発明の概要
本発明の課題は、従来技術の上記問題点の少なくとも1つを解消することである。
本発明は特に、高解像度シーケンスと呼ばれる高解像度プログレッシブピクチャシーケンスのピクチャの少なくとも1つのピクセルブロックについて、高解像度シーケンスと同じ時間周波数の低解像度シーケンスと呼ばれる低解像度インタレースピクチャシーケンスのピクチャに係る動きデータから、少なくとも1つの動き予測要素を生成する方法に関する。各インタレースピクチャは、ボトムフィールドとインタレースされるトップフィールドを有し、フィールドモード又はフレームモードにより符号化することが可能である。各プログレッシブピクチャとインタレースピクチャの各フィールドは、それと時間リファレンスとを関連付けている。本発明によると、低解像度ピクチャがフィールドモードにより符号化される場合、高解像度ピクチャのピクセルブロックについて、高解像度ピクチャと同じ時間リファレンスの低解像度ピクチャのトップ又はボトムフィールドの少なくとも1つのピクセルブロックに係る動きデータに基づき、少なくとも1つの動き予測要素が生成される。高解像度ピクチャが低解像度ピクチャのトップフィールドと同じ時間リファレンスを有し、低解像度ピクチャがフレームモードにより符号化される場合、高解像度ピクチャのピクセルブロックについて、低解像度ピクチャの少なくとも1つのピクセルブロックに係る動きデータに基づき、動き予測要素が生成される。そうでない場合、動き予測要素は生成されない。
好ましくは、低解像度ピクチャがフィールドモードにより符号化される場合、ピクチャの水平方向の水平レイヤ間レシオとピクチャの垂直方向の第1垂直レイヤ間レシオとによって、高解像度ピクチャと同じ時間リファレンスの低解像度ピクチャのトップ及び/又はボトムフィールドの少なくとも1つのピクセルブロックに係る動きデータをサブサンプリングすることによって、少なくとも1つの動き予測要素が生成される。
効果的には、低解像度ピクチャがフレームモードにより符号化され、高解像度ピクチャが低解像度ピクチャのトップフィールドと同じ時間リファレンスを有する場合、ピクチャの水平方向の水平レイヤ間レシオとピクチャの垂直方向の第2垂直レイヤ間レシオとによって、低解像度ピクチャの少なくとも1つのピクセルブロックに係る動きデータをサブサンプリングすることによって、少なくとも1つの動き予測要素が生成される。
好ましくは、高解像度ピクチャの少なくとも1つのピクセルブロックについて、高解像度ピクチャと同じ時間リファレンスの低解像度ピクチャのトップ又はボトムフィールドの少なくとも1つのピクセルブロックに係るテクスチャデータに基づき、テクスチャ予測要素が生成される。
効果的には、ピクチャの水平方向の水平レイヤ間レシオとピクチャの垂直方向の第1垂直レイヤ間レシオとによって、高解像度ピクチャと同じ時間リファレンスの低解像度ピクチャのトップ又はボトムフィールドの少なくとも1つのピクセルブロックに係るテクスチャデータをサブサンプリングすることによって、テクスチャ予測要素が生成される。
ある特徴によると、水平レイヤ間レシオは、低解像度ピクチャのフィールドの幅により除された高解像度ピクチャの幅に等しく、第1垂直レイヤ間レシオは、低解像度ピクチャのフィールドの高さにより除された高解像度ピクチャの高さに等しく、第2垂直レイヤ間レシオは、低解像度ピクチャの高さにより除された高解像度ピクチャの高さに等しい。
好ましくは、低解像度ピクチャに係る動きデータは、動きベクトルを有し、フレームモードにより符号化された低解像度ピクチャ又はフィールドモードにより符号化された低解像度ピクチャのトップ及びボトムの各フィールドに係る動きベクトルは、同一のパリティを有する。
ある実施例によると、当該方法は、低解像度ピクチャから高解像度ピクチャを符号化する方法により利用される。
効果的には、低解像度ピクチャは、MPEG−4 AVC規格により符号化される。
ある実施例によると、当該方法は、低解像度ピクチャから高解像度ピクチャを復号化する方法により利用される。
4.図面のリスト
本発明は、添付した図面を参照して与えられる限定的でない一例となる実施例及び効果的な実現形態によって、より良好に理解及び説明される。
5.発明の詳細な説明
本発明は、低解像度シーケンスと呼ばれる低解像度インタレースピクチャのシーケンスの各ピクチャから、動き予測要素と、必要に応じて高解像度シーケンスと呼ばれる高解像度プログレッシブピクチャのシーケンスの各ピクチャのテクスチャ予測要素とを生成することから構成されるレイヤ間予測方法に関する。これらのシーケンスは、GOP(Group Of Picture)に分割される。各低解像度ピクチャは、ボトムフィールドとインタレースされたトップフィールドを有する。図1において、インデックスkのインタレースピクチャは、kTにより参照されるトップフィールドとkBにより参照されるボトムフィールドとから構成され、プログレッシブピクチャは、それのインデックスkにより参照される。時間的なリファレンスが、高解像度シーケンスの各ピクチャと低解像度シーケンスの各フィールドとに関連付けされる。同一の時間リファレンスを有する高解像度ピクチャと、低解像度フィールドと呼ばれる低解像度ピクチャのフィールドとが垂直に一致する。LRピクチャにより参照される低解像度ピクチャは、幅w(wは、ピクセル又はカラムの個数を表す)と2hの高さ(2hは、ピクセル又はラインの個数を表し、2とhが掛け合わされていることを意味する)を有する。低解像度インタレースピクチャの各フィールドは、幅wと高さkを有する。HRピクチャにより参照される高解像度ピクチャは、幅W(Wは、ピクセル又はカラムの個数を表す)と2H(2Hは、ピクセル又はラインの個数を表し、2とHが掛け合わされていることを意味する)の高さを有する。記載される実施例では、インタレースピクチャは、フィールドピクチャモードによるか、すなわち、各フィールドが個別のピクチャとして符号化されるモードか、又はフレームピクチャモードにより、すなわち、2つのフィールドが一緒に符号化されるモードにより符号化することができる。ピクチャのラインは、0から番号付けされ、第1ラインが偶ラインで、第2ライン(1と番号付けされる)が奇ラインとなる。
このため、本発明は、高解像度シーケンスのピクチャについて又はそれのピクセルの少なくとも1つのブロックについて、少なくとも1つの動き予測要素と、必要に応じて少なくとも1つのテクスチャ予測要素とを生成することから構成される。高解像度ピクチャ又は高解像度ピクチャのピクセルの少なくとも1つのブロックに係るテクスチャ予測要素は、JVT−P202により参照されるJ.Reichel,H.Schwarz,M.Wienらによる“Joint Scalable Video Model JSVM3 Annex−S”というタイトルのISO/IEC MPEG&ITU−T VCEGの文献のセクションS.8.3.6.4及びS.8.5.14.2に記載されるテクスチャに適用されるESS(Extended Spatial Scalability)メソッドなどのテクスチャのサブサンプリング法によって、低解像度ピクチャの少なくとも1つのピクチャ(又はフィールド)又は少なくとも1つのピクセルのブロック(又はフィールドの少なくとも1つのピクセルのブロック)に係るテクスチャデータから生成される各ピクセルテクスチャデータ(例えば、ルミナンス値と、必要に応じてクロミナンス値など)に関連付けされたピクチャ又は予測ブロックである。この文献は、ikにおいてJVT−P202と参照される。高解像度ピクチャ又は高解像度ピクチャの少なくとも1つのピクセルのブロックに係る動き予測要素は、関連する動きデータ(例えば、分割のタイプ、動きベクトルが示すリファレンスピクチャを特定することを可能にするリファレンスピクチャインデックスなど)である予測ピクチャ又は予測ブロックとして定義される。動き予測要素は、JSVM3のセクションS.8.4.1.6.3に記載される動きに適用されるESSメソッドや、動きに適用されるESSメソッドから導出される後述されるような修正ESSメソッドなどの動きサブサンプリング法によって、低解像度ピクチャの少なくとも1つのピクチャ(又はフィールド)又は少なくとも1つのピクセルのブロック(又はフィールドの少なくとも1つのピクセルのブロック)に係る動きデータから生成される。図3においてMESSとして参照される修正ESSメソッドは、特に高及び/又は低解像度インタレースシーケンスを処理することを可能にする。より詳細には、それは、高解像度ピクチャの高さ又は幅が低解像度ピクチャのものより小さいケースを扱うことを可能にする。さらに、それは、本発明による予測方法が階層的符号化又は復号化方法によって利用されるとき、動き予測要素が無効な動きベクトル、すなわち、利用可能でないリファレンスピクチャを示すベクトルを有することを効果的に回避することを可能にする。修正ESSメソッドによると、中間動き予測要素は、低解像度ピクチャに係る動きデータ、より詳細には、低解像度ピクチャの各マクロブロックに係る動きデータを、ピクチャの垂直方法、水平方向又は両方向に2だけサブサンプリングすることによって生成される。2によるサブサンプリング方法は、中間予測要素の高さが高解像度ピクチャの高さより大きい限りピクチャの垂直方向に繰り返され、中間予測要素の幅が高解像度ピクチャの幅より大きい限りピクチャの水平方向に繰り返される。サブサンプリングは特に、ピクセルのブロックに係る動きベクトルの座標を2で除すことから構成される。例えば、図4を参照して、おそらくピクセルのブロックに分割された低解像度ピクチャの2つのマクロブロックMB1又はMB2に基づき、中間動き予測要素のマクロブロックMBが生成される。マクロブロックのピクセルのブロックのサイズは、このマクロブロックの上方に示されている。例えば、図4の第2ラインでは、マクロブロックMB1は分割されず、マクロブロックMB2は、8×16ピクセルの2つのブロックに分割され、これら2つのマクロブロックから生成されるマクロブロックMBは、4つの8×8ブロックに分割され、このうちの2つは、4×8ブロックに分割される。リファレンスピクチャのインデックスは、マクロブロックMB内の8×8ピクセルサイズの各ブロック間で統一され、マクロブロックMB内の孤立したイントラタイプのブロックは、JSVM3に記載され、動きに適用されるESSレイヤ間予測方法と同様に削除される。高解像度ピクチャに係る動き予測要素は、ピクチャの水平方向についてW/wとピクチャの垂直方向について2H/2hに等しいレイヤ間レシオによるESS法(JSVM3のセクションS.8.4.1.6.3)を適用することによって、このように生成された最後の中間動き予測要素から生成される。ただし、wは幅であり、2hは生成される最後の中間動き予測要素の高さである。さらに、各予測マクロブロックについて、動きベクトル承継方法が、無効な動きベクトル、すなわち、時間的な断絶処理において利用可能でないフィールド又はフレームピクチャを示すベクトルを生成しないように修正される。この場合、予測マクロブロックMB_predに係るすべての動きベクトルが無効である場合、レイヤ間動き予測は、当該マクロブロックについて認められない。そうでない場合(すなわち、ベクトルの少なくとも1つが有効である場合)、動きに適用されるESS予測方法が利用される。
図1〜3に示される本発明による方法は、ピクチャについて記載されているが、ピクチャの一部、特にマクロブロックなどのピクセルのブロックに適用可能である。それは、例えば、720×288ピクセルのサイズで60HzのSDフォーマットによる低解像度インタレースシーケンスと、1280×720ピクセルで60Hzの720pフォーマットによる高解像度プログレッシブシーケンスのケース、又は1920×540ピクセルのサイズで60Hzの1080iフォーマットによる低解像度インタレースシーケンスと、1920×1080ピクセルで60Hzの1080pフォーマットによる高解像度プログレッシブシーケンスのケースを処理することを可能にする。
図1において2kと2k+1のインデックスの高解像度ピクチャに係るテクスチャ予測要素は、図2に示されるような以下の方法により生成される。
・インデックス2kの高解像度ピクチャに係るW×2Hのサイズのフレームテクスチャ予測要素が、ピクチャの水平方向にW/wと垂直方向に2H/hのレイヤ間レシオによるESS方法を適用することによって、インデックスkの低解像度ピクチャのトップフィールドのテクスチャデータに基づき生成される。(20)
・インデックス2k+1の高解像度ピクチャに係るW×2Hのサイズのフレームテクスチャ予測要素が、ピクチャの水平方向にW/wと垂直方向に2H/hのレイヤ間レシオによるESS方法を適用することによって、インデックスkの低解像度ピクチャのボトムフィールドのテクスチャデータに基づき生成される。(21)
インデックスkの低解像度ピクチャがフレームモードにより符号化される場合、インデックス2k+1の高解像度ピクチャに係る何れのフレーム動き予測要素も生成されず、図1のインデックス2kの高解像度ピクチャに係るW×2Hのサイズのフレーム動き予測要素が、ピクチャの水平方向にW/wと垂直方向に2H/hのレイヤ間レシオによる修正ESS方法を適用することによって、図3により示されるようなインデックスkのフレーム低解像度ピクチャに係る動きデータに基づき生成される。(30)
他のケースでは、すなわち、インデックスkの低解像度ピクチャがフィールドモードにより符号化される場合、図1のインデックス2k及び2k+1の高解像度ピクチャに係る動き予測要素が、図3により示されるような以下の方法により生成される。
・インデックス2kの高解像度ピクチャに係るW×2Hのサイズのフレーム動き予測要素が、ピクチャの水平方向にW/wと垂直方向に2H/hのレイヤ間レシオによる修正ESS方法を適用することによって、インデックスkの低解像度ピクチャのトップフィールドの動きデータに基づき生成される。(31)
・インデックス2k+1の高解像度ピクチャに係るW×2Hのサイズのフレーム動き予測要素が、ピクチャの水平方向にW/wと垂直方向に2H/hのレイヤ間レシオによる修正ESS方法を適用することによって、インデックスkの低解像度ピクチャのボトムフィールドの動きデータに基づき生成される。(32)
特定の特性によると、本発明による予測方法を利用した符号化方法によって生成されるデジタルデータが時間的にスケーラブルとなるように、低解像度シーケンスからの2つのフィールドのうちの1つのフィールドと、高解像度シーケンスからの2つのフレームピクチャのうちの1つのフレームピクチャとを削除することが可能となるように、同じパリティの動きベクトルしか低解像度ピクチャを符号化できないようにすることができる。
この方法が符号化方法により利用される場合、すべての動き予測要素(それぞれテクスチャ予測要素)が、レート歪み基準などの所与の基準に従って最も適切な1つを選択するため生成されるかもしれない。上記方法が復号化方法により利用される場合、1つの動き予測要素(それぞれ1つのテクスチャ予測要素)が生成され、予測要素のタイプはビットストリームにおいて指定される。
もちろん、本発明は、上述した実施例に限定されるものでない。特に、当業者は、上述した実施例に何れかの変形を適用し、異なる効果を得るためそれらを組み合わせることが可能である。例えば、本発明による方法は、高解像度ピクチャの一部に適用可能である。実際には、低解像度ピクチャのピクセルのブロックに係る動き及び/又はテクスチャデータから、高解像度ピクチャのピクセルのブロック(16×16ピクセルのマクロブロックなど)の動き及び/又はテクスチャ予測要素を生成することが可能である。同様に、本発明は、インタレースピクチャのトップフィールドが最初に表示され(“トップフィールドファースト”ケース)について説明されたが、トップとボトムの各フィールドをリバースすることによってボトムフィールドが最初に表示される(“ボトムフィールドファースト”ケース)に直接拡張することができる。さらに、本発明はまた、ピクチャ又はビデオのシーケンスを符号化又は復号化する方法により効果的に使用される。好ましくは、低解像度ピクチャのシーケンスが、ISO/IEC14496−10の文献(“Information technology−Coding of audio−visual objects−Part 10:Advanced Video Coding”)に規定されるMPEG4 AVC符号化規格に従って符号化される。
図1は、同一の時間周波数を有する低解像度ピクチャのインタレースシーケンスと高解像度ピクチャのプログレッシブシーケンスとを表す。 図2は、低解像度ピクチャのシーケンスがインタレースであり、高解像度ピクチャのシーケンスがプログレッシブであるケースにおいて本発明によるテクスチャ予測要素を生成する方法を示す。 図3は、低解像度ピクチャのシーケンスがインタレースであり、高解像度ピクチャのシーケンスがプログレッシブであるケースにおいて本発明による動き予測要素を生成する方法を示す。 図4は、低解像度ピクチャの2つのマクロブロックMB1及びMB2のピクチャの水平方向における2のファクタによるサブサンプリングと、対応する予測要素マクロブロックMB_predの結果としての分割を示す。

Claims (12)

  1. 高解像度シーケンスと呼ばれる高解像度プログレッシブピクチャシーケンスのピクチャの少なくとも1つのピクセルブロックについて、前記高解像度シーケンスと同じ時間周波数の低解像度シーケンスと呼ばれる低解像度インタレースピクチャシーケンスのピクチャに係る動きデータから少なくとも1つの動き予測要素を生成する方法であって、
    各インタレースピクチャは、ボトムフィールドとインタレースされたトップフィールドを有し、フレームモード又はフィールドモードにより符号化可能であり、
    各プログレッシブピクチャ及びインタレースピクチャの各フィールドは、それと時間リファレンスとを関連付け、
    前記高解像度ピクチャの少なくとも1つのピクセルブロックについて、前記低解像度ピクチャがフィールドモードにより符号化される場合、前記高解像度ピクチャと同じ時間リファレンスの低解像度ピクチャのトップ及び/又はボトムフィールドの少なくとも1つのピクセルブロックに係る動きデータに基づき、前記少なくとも1つの動き予測要素が生成され、
    前記高解像度ピクチャが低解像度ピクチャのトップフィールドと同じ時間リファレンスを有し、前記低解像度ピクチャがフレームモードにより符号化される場合、前記高解像度ピクチャの少なくとも1つのピクセルブロックについて、前記低解像度ピクチャの少なくとも1つのピクセルブロックに係る動きデータに基づき、前記少なくとも1つの動き予測要素が生成され、そうでない場合、動き予測要素は生成されない、
    ことを特徴とする方法。
  2. 前記低解像度ピクチャがフィールドモードにより符号化される場合、前記ピクチャの水平方向の水平レイヤ間レシオと前記ピクチャの垂直方向の第1垂直レイヤ間レシオとによって、前記高解像度ピクチャと同じ時間リファレンスの前記低解像度ピクチャのトップ及び/又はボトムフィールドの少なくとも1つのピクセルブロックに係る動きデータをサブサンプリングすることによって、前記少なくとも1つの動き予測要素が生成される、請求項1記載の方法。
  3. 前記低解像度ピクチャがフレームモードにより符号化され、前記高解像度ピクチャが前記低解像度ピクチャのトップフィールドと同じ時間リファレンスを有する場合、前記ピクチャの水平方向の水平レイヤ間レシオと前記ピクチャの垂直方向の第2垂直レイヤ間レシオとによって、前記低解像度ピクチャの少なくとも1つのピクセルブロックに係る動きデータをサブサンプリングすることによって、前記少なくとも1つの動き予測要素が生成される、請求項1又は2記載の方法。
  4. 前記高解像度ピクチャの少なくとも1つのピクセルブロックについて、前記高解像度ピクチャと同じ時間リファレンスの低解像度ピクチャのトップ又はボトムフィールドの少なくとも1つのピクセルブロックに係るテクスチャデータに基づき、テクスチャ予測要素が生成される、請求項1乃至3何れか一項記載の方法。
  5. 前記ピクチャの水平方向の水平レイヤ間レシオと前記ピクチャの垂直方向の第1垂直レイヤ間レシオとによって、前記高解像度ピクチャと同じ時間リファレンスの低解像度ピクチャのトップ又はボトムフィールドの少なくとも1つのピクセルブロックに係るテクスチャデータをサブサンプリングすることによって、前記テクスチャ予測要素が生成される、請求項3に従属する請求項4記載の方法。
  6. 前記水平レイヤ間レシオは、前記低解像度ピクチャのフィールドの幅により除された前記高解像度ピクチャの幅に等しく、
    前記第1垂直レイヤ間レシオは、前記低解像度ピクチャのフィールドの高さにより除された前記高解像度ピクチャの高さに等しく、
    前記第2垂直レイヤ間レシオは、前記低解像度ピクチャの高さにより除された前記高解像度ピクチャの高さに等しい、請求項3乃至5何れか一項記載の方法。
  7. 前記低解像度ピクチャに係る動きデータは、動きベクトルを有する、請求項1乃至6何れか一項記載の方法。
  8. フレームモードにより符号化された低解像度ピクチャ又はフィールドモードにより符号化された低解像度ピクチャのトップ及びボトムの各フィールドに係る動きベクトルは、同一のパリティを有する、請求項7記載の方法。
  9. 当該方法は、低解像度ピクチャから高解像度ピクチャを符号化する方法により利用される、請求項1乃至8何れか一項記載の方法。
  10. 前記低解像度ピクチャは、MPEG−4 AVC規格により符号化される、請求項9記載の方法。
  11. 当該方法は、低解像度ピクチャから高解像度ピクチャを復号化する方法により利用される、請求項1乃至8何れか一項記載の方法。
  12. コンピュータ上で実行されるとき、請求項1乃至8何れか一項記載の方法の各ステップを実行するプログラムコード命令を有するコンピュータプログラムプロダクト。
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